JP5745628B2 - Fluid transfer device - Google Patents
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Description
本発明は、流体(たとえば、気相、極細径の液相、油性材料等)を任意エリア(たとえば、室内、室外等)に対して塊状にして搬送する流体搬送装置に関し、特に、流体の搬送を行う駆動装置、及び、この駆動装置を駆動するための信号発生装置を備えた流体搬送装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid conveyance device that conveys a fluid (for example, a gas phase, an ultrafine liquid phase, an oily material, and the like) in a lump form to an arbitrary area (for example, indoors, outdoors, etc.), and in particular, a fluid conveyance The present invention relates to a driving device that performs the above and a fluid conveyance device including a signal generating device for driving the driving device.
従来から、流体を任意エリアに対して放射させる流体搬送手段(たとえば、渦輪搬送装置や空気砲等)は存在している。そのようなものとして、成型箱を強制加振して、成型箱の一部に設けた開口から煙霧などによって得られた気相を離れたエリアに搬送させる手段が公知としてある。このような強制加振を行う手段は、主に人間による、成形箱そのものの構造体を「叩く」という動作により成型箱の強制加振を実現していた。 Conventionally, there is a fluid conveying means (for example, a vortex ring conveying device or an air cannon) that radiates fluid to an arbitrary area. As such, there is a known means for forcibly vibrating a molding box to transport a gas phase obtained by smoke or the like from an opening provided in a part of the molding box to a remote area. The means for performing such forced vibration has realized forced vibration of the molded box mainly by a human operation of “striking” the structure of the molded box itself.
また、同等の効果を有する手段として、ファンによる搬送や、音響信号を放射するための、既存の音響放射用の直接駆動方式スピーカ(スピーカ)をそのまま用いている例もあった(たとえば、特許文献1参照)。さらに、スピーカの動作と似た、ピストン振幅を行うソレノイド(円筒形状部材の側面に金属線をコイル状に巻き付け、その円筒状部材の中心軸に磁石を配置した構造)を搬送手段に用いている場合もあった(たとえば、特許文献2参照)。 Moreover, as means having the same effect, there is an example in which an existing direct drive system speaker (speaker) for acoustic emission is used as it is for carrying by a fan or radiating an acoustic signal (for example, patent document) 1). Furthermore, a solenoid (a structure in which a metal wire is wound around a side surface of a cylindrical member in a coil shape and a magnet is arranged on the central axis of the cylindrical member) similar to the operation of a speaker is used as a conveying means. In some cases (for example, see Patent Document 2).
既存の音響放射用のスピーカを用いて流体を搬送する手段の場合、スピーカの構成部品である振動板や振動板支持部材などの振動や入力信号形態が影響して、振動板や振動板支持部材が不要振動を起こしてしまう。加えて、振動板や振動板支持部材の不要振動の減衰に要する時間が長いために、流体を定量搬送することができないといった問題や、搬送すべき方向とは別の方向に搬送してしまうといった問題を生じていた。そうすると、振動板や振動板支持部材から、搬送には必要のない音(以下、異音と称する)が発生することになるために、使用時には不快感を生じさせる問題を発生していた。 In the case of means for transporting fluid using an existing speaker for acoustic emission, the vibration and input signal form such as a diaphragm and a diaphragm support member which are components of the speaker are affected, and the diaphragm and diaphragm support member Will cause unnecessary vibration. In addition, the time required to attenuate the unnecessary vibration of the vibration plate and the vibration plate support member is long, so that the fluid cannot be quantitatively conveyed, and the fluid is conveyed in a direction different from the direction to be conveyed. There was a problem. In this case, a noise that is not necessary for conveyance (hereinafter referred to as an abnormal noise) is generated from the vibration plate or the vibration plate support member, which causes a problem of causing discomfort during use.
また、流体を離れたエリアに搬送させる場合、振動板を大きく振動振幅させる必要があるが、振動板を大きく振動振幅させることで振動板及び振動板を支持する支持材料での不要振動が発生しやすくなってしまう。そのため、所望の量の流体を、正確な方向に搬送させることができず、専用の搬送手段の構造ではないことも影響し、コスト問題も発生していた。なお、ソレノイドを搬送手段に用いている場合も同様の問題を生じている。 In addition, when the fluid is transported to a remote area, it is necessary to greatly increase the vibration amplitude of the diaphragm. However, if the vibration plate is greatly increased in vibration amplitude, unnecessary vibration is generated in the diaphragm and the supporting material that supports the diaphragm. It becomes easy. For this reason, a desired amount of fluid cannot be transported in the correct direction, and the fact that the structure is not a dedicated transport means has also been affected, resulting in a cost problem. The same problem occurs when the solenoid is used as the conveying means.
さらに、特許文献1及び特許文献2に記載されているような技術では、流体を複数方向に一度に又は時間差をつけて搬送することはできず、比較的限られた一方向への一つだけの搬送だけしか行うことができないという問題もあった。 Furthermore, in the techniques as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is not possible to transport a fluid in a plurality of directions at once or with a time difference, but only one in a relatively limited direction. There was also a problem that it was only possible to carry out the transfer.
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、異音を発生することなく、適量の流体を決定された方向に確実に搬送させることが可能な流体搬送装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a fluid conveyance device capable of reliably conveying an appropriate amount of fluid in a determined direction without generating abnormal noise. Is.
本発明に係る流体搬送装置は、流体に搬送力を付与するための振動板を有し、この振動板を振動させる駆動装置と、前記振動板を振動させる信号を発生し、この信号を前記駆動装置に送る信号発生装置と、を備え、前記信号発生装置は、プラス電圧方向の立上り波成分、マイナス電圧方向に向かう立下り波成分、及び、前記立上り波成分と前記立下り波成分を含む時間であって、最大が前記立上り波成分と前記立下り波成分のプラス電圧部分との合計時間である創生時間で創生した片波信号と、プラス電圧方向の1/2以下の電圧によって所定時間駆動するマイナス電圧の制動波成分と、によって、いずれも一波ずつの波形として前記信号を創生していることを特徴とする。 A fluid conveyance device according to the present invention has a diaphragm for imparting a conveyance force to a fluid, generates a drive device that vibrates the vibration plate, and a signal that vibrates the vibration plate, and this signal is driven to A signal generation device to be sent to the device, the signal generation device including a rising wave component in the positive voltage direction , a falling wave component in the negative voltage direction, and a time including the rising wave component and the falling wave component And a maximum value is determined by a one-wave signal created at a creation time that is a total time of the rising wave component and the plus voltage portion of the falling wave component, and a voltage of ½ or less in the plus voltage direction. Each of the signals is generated as a waveform of one wave by the time-driven negative voltage braking wave component.
本発明に係る流体搬送装置によれば、異音を発生することなく、適量の流体を決定された方向に確実に搬送させることが可能になる。 According to the fluid conveyance device according to the present invention, it is possible to reliably convey an appropriate amount of fluid in the determined direction without generating abnormal noise.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る流体搬送装置Aの概略構成を示す概略断面構造図である。図1に基づいて、流体搬送装置Aについて詳細に説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a schematic configuration of a fluid conveyance device A according to Embodiment 1 of the present invention. Based on FIG. 1, the fluid conveyance apparatus A is demonstrated in detail. In addition, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
流体搬送装置Aは、流体(たとえば、気相、極細径の液相、油性材料など)を塊状(渦輪(リング状))にして、室内又は室外等の任意エリア(図1に示す流体搬送空間1)に対して搬送するものである。たとえば、搬送される流体としては、水蒸気を含んだ空気等がある。この流体搬送装置Aは、駆動装置100と、信号発生装置170と、を備えている。駆動装置100は、振動力生成部と、振動部と、それらを収容するキャビネット30と、を備えている。
The fluid conveyance device A is configured to form a fluid (for example, a gas phase, an ultrafine liquid phase, an oily material, etc.) in a lump shape (vortex ring (ring shape)), and an arbitrary area (such as the fluid conveyance space shown in FIG. 1) indoors or outdoors. 1). For example, the fluid to be conveyed includes air containing water vapor. The fluid conveyance device A includes a
振動部は、振動板16、フレーム20、大円弧ダンパ(第2弾性部材)21、及び、大円弧エッジ(第1弾性部材)22を少なくとも含んで構成されている。また、振動力生成部は、ヨーク10、センターポール11、マグネット12、プレート13、ボイスコイル14、及び、ボイスコイルボビン15を少なくとも含んで構成されている。ボイスコイルボビン15と振動板16とは、接着層17を介して接続している。なお、振動部と振動力生成部とは、磁気回路部103を構成している。
The vibration part includes at least a
ヨーク10は、振動力生成部の基台を構成する板状部材である。センターポール11は、ヨーク10の中心部に成型された円柱状部材である。マグネット12は、センターポール11の外周側に所定の間隙を介して固着されている。つまり、ヨーク10は、センターポール11及びマグネット12を固定するようになっている。なお、ヨーク10の形状を特に限定するものではないが、たとえば円板形状の板部材等を用いるとよい。また、マグネット12には、たとえばネオジウムやサマリウムコバルト、フェライト、アルニコ等を使用している。
The
プレート13は、マグネット12の上面に固着されている板状部材である。ボイスコイル14は、駆動装置100を駆動させるための信号を入力するものである。ボイスコイルボビン15は、略円筒形状の部材であり、外周面にボイスコイル14が巻きつけられるものである。ボイスコイル14の巻幅(ボイスコイル14のボイスコイルボビン15の当接面積)は、限りなくボイスコイルボビン15の外周面を覆う面積を有している。ボイスコイルボビン15は、センターポール11に装着され、ボイスコイル14に印加する入力信号形態及び入力電圧により、マグネット12との間で電磁駆動を行い、ボイスコイルボビン15の全体が振動する(図1に示す左右方向に振動する)。
The
振動板16は、ボイスコイルボビン15の端面(センターポール11との装着面とは反対側の端面)に接着層17を介して装着されるものである。振動板16は、平板型でも、一般的なスピーカであるコーン型やドーム型でもよいが、後述する流体の塊を搬送させる手段としては剛性を高くした樹脂や金属等で構成した平板型が望ましい。また、加圧空間106内の流体が高温(100度以上)のスチームである場合やアロマオイル等の浸食性を有するものである場合があるので、振動板16は、たとえば耐熱性ポリプロピレン又はABS材料等を基材とし、その基材の表面をシリカ等の耐浸食性材料で被膜して構成するとよい。
The
接着層17は、振動板16をボイスコイルボビン15の定位置に固着させるための粘性を有するものである。フレーム20は、平面視した際に、略ドーナツ形状をしている部材である。このフレーム20は、第1固定部20aと、第2固定部20bと、第1固定部20aと第2固定部20bをつなぐテーパー部20cと、で構成されている。第1固定部20aは、固定端105に固定されている。第2固定部20bは、プレート13上面に固定されている。なお、フレーム20を構成している第1固定部20a、第2固定部20b、及び、テーパー部20cは、一体形成されていてもよく、それぞれ別体で溶接接合などで接合されていてもよい。
The
大円弧ダンパ21は、平面視した際に、略ドーナツ形状をしており、一端がボイスコイルボビン15の外周面に接続され、他端がプレート13の上面に接続され、搬送口11側に向かって湾曲している部材である。この大円弧ダンパ21は、ボイスコイルボビン15をプレート13及びフレーム20の任意位置に保持する機能を果たすものである。大円弧エッジ22は、平面視した際に、略ドーナツ形状をしており、一端がフレーム20の第1固定部20aの上面に接続され、他端が振動板16の外周部上面に接続されている。この大円弧エッジ22は、振動板16をフレーム20の任意位置に保持する機能を果たすものである。
The
流体の塊を加圧空間(後述する加圧空間106に相当)から排出するためには、加圧空間の内部で強力な圧力変動を発生させる必要があり、必要な搬送距離と強力な圧力変動を得るためには、振動板を加圧空間の内部で少なくとも10mm以上振動させる必要があるということが実験的検証で分かっている。そこで、駆動装置100では、大円弧ダンパ21及び大円弧エッジ22をそれぞれ半径が10mm以上とし、大円弧ダンパ21及び大円弧エッジ22の作用により振動板16及びボイスコイルボビン15が、それぞれの静止状態と比較して、10mm以上の振動を行うことを可能としている。
In order to discharge a mass of fluid from a pressurizing space (corresponding to a pressurizing
そのため、大円弧ダンパ21及び大円弧エッジ22は、合成ゴム(たとえば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM))等の弾力性に優れた材料で成形されている。これにより、大円弧ダンパ21及び大円弧エッジ22は、適度な弾性を有することになるために振動板16の振幅量が大きくなっても破断することが抑制される。また、合成ゴムは、耐摩耗性に優れている。さらに、合成ゴムは、耐侵食性(具体的には、耐油性、耐熱性、耐寒性、耐オゾン性、耐候性、耐酸性、耐アルカリ性等)に優れている。したがって、流体が、侵食性を有する成分を持っていても、侵食を抑制できる。
Therefore, the
キャビネット30は、振動板16を境として形成された、駆動装置100の磁気回路部103が設置可能な後方空間107と、渦輪として搬送する流体を溜めておくための加圧空間106と、を有する略箱形状の部材である。また、キャビネット30の内面側壁の対向部において固定端105が内部に向かって突出するように形成されている。この固定端105の上面に、任意の手段(たとえば、ネジや接着等)によりフレーム20の第1固定部20aが固定される。なお、固定端105は、キャビネット30とは別体の部材を、キャビネット30の内壁面に嵌合することで構成してもよいし、ネジや接着剤によってキャビネット30の内壁面に固定することで構成してもよい。
The
また、加圧空間106は、振動板16の前面側(ボイスコイルボビン15の接続側ではない方の側)に形成される空間であり、必要な方向に対して搬送したい流体を溜める。加圧空間106は、流体を渦輪として搬送するための流体量に応じた所定容積を有している。なお、加圧空間106の内壁面には、たとえばアロマオイル等の浸食性のある流体が拡散される場合に備え、シリカ等の耐浸食性材料で皮膜処理をするとよい。
The pressurizing
一方、後方空間107は、振動板16の後面側(ボイスコイルボビン15の接続側)に形成される空間であり、磁気回路部103を配置する収容空間として機能する。よって、後方空間107は、磁気回路部103が設けられる程度の容積を有している。ただし、加圧空間106と後方空間107とは、連通しておらず、通気性は一切ないものとする。すなわち、加圧空間106と後方空間107とは、固定端105、フレーム20によって仕切られ、空気のつながりがないものとなっている。
On the other hand, the
キャビネット30には、外部と加圧空間106とを連通させる任意の開口径を有する搬出口110が形成されている。ここでは、搬出口110が、振動板16と対向する位置におけるキャビネット30の壁面(図1では紙面右側の壁面)に1つ形成されている状態を例に示している。なお、搬出口110の個数や形成位置を特に限定するものではない。また、搬出口110の開口形状も特に限定するものではないが、振動板16の平面形状と同形状、たとえば円形等にするとよい。
The
また、キャビネット30には、外部と後方空間107とを連通させる任意の開口径を有する開口120が形成されている。開口120を形成することで、外部と磁気回路部103とを連通させ、振動板16の動きを抑制しない構造としている。つまり、開口120は、振動板16から放射される振動のうち後方空間107側に伝達される振動をキャビネット30外部に逃がすために機能する。ここでは、開口120が、図1の紙面下型の壁面に形成されている状態を例に示している。なお、開口120の開口形状も特に限定するものではないが、たとえば円形等にするとよい。また、後方空間107の内壁面には、振動を吸収する振動吸収部材を設けてもよいことは言うまでもない。
The
信号発生装置170は、駆動信号処理部150と、アンプ部160と、を少なくとも備えている。駆動信号処理部150は、ボイスコイル14を駆動させるための信号を生成する機能を有している。アンプ部160は、駆動信号処理部150の後段に接続されており、駆動信号処理部150で生成された信号を増幅する機能を有している。駆動信号処理部150は、後述する図2に示すような信号波形を生成する。生成された信号は、アンプ部160を介して、ボイスコイル14に伝送される。それによって磁気回路部103で磁気力が生じ、その磁力により振動板16が駆動することになる。
The
ボイスコイル14は、信号発生装置170に信号線(図示省略)を介して接続されており、信号発生装置170から伝送されてくる駆動信号に応じた電流が流れるようになっている。このようにして、ボイスコイル14は、電磁石となり、マグネット12で発生する磁場と相互作用して得た力(磁気力)により、ボイスコイル14に巻き付けられているボイスコイルボビン15が振動し、この振動が接着層17を介して振動板16に伝達されるようになっている。このように、流体搬送装置Aでは、ボイスコイル14によってボイスコイルボビン15が振動し、それにより振動板16が振動して渦輪を形成するようになっている。
The
ただし、ボイスコイルボビン15の振動は、様々な周波数成分を有しており、特に、渦輪形成には必要のない高い周波数成分も有している。これが、駆動装置100そのものの振動に伴う機械的な振動騒音の原因となっていた。
However, the vibration of the
図2は、信号発生装置170で生成される駆動装置100を駆動させるための駆動信号の一例を説明するための模式図である。図2において、200は概略信号波形を、201は立上がり波成分を、202は立下り波成分を、203は立上がり波成分201と立下り波成分202の間に存在し、流体の搬送形状に寄与する渦輪創生時間成分Tを、204は立下り成分後の制動波成分を、210は立上がり波成分201の最大値を、それぞれ表している。立上がり波成分201と立下り波成分202とを、プラス電圧の片波成分で構成した場合、制動波成分204はマイナス電圧の片波として成形される。マイナス側の電圧はプラス側の電圧の1/2以下の電圧とする。いずれの片波成分も一波ずつとする。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of a drive signal for driving the
図3は、信号発生装置170で生成される概略信号波形200での駆動装置100の動きを説明するための模式図である。図2及び図3に基づいて、駆動装置100の動きについて説明する。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the movement of the
図3に示すように、振動板16を境にして、駆動していない状態(静止状態=静止位置)を元の状態として、プラス電圧の供給により振動板16は磁気回路部103とは逆方向(図3の紙面右側)に動く、このことを前面駆動と称する。つまり、立上がり波成分201で振動板16は、後述する駆動時間によって急峻に前面駆動する。このとき、最大値210で大円弧ダンパ21及び大円弧エッジ22が前面側に10mm以上動くことが可能となる。次に、制動波成分204で振動板16は、後述する駆動時間によって振動板16は静止位置に戻る。
As shown in FIG. 3, with the
よって、流体搬送装置Aでは、駆動信号処理部150で創生したプラス成分の片波形で振動板16を動かし、加圧空間106に存在する流体を搬出口110から塊としてキャビネット30外に放出することが可能になっている。このときに放出する流体は、搬出口110からドーナッツ状の形を成す渦を持った塊(渦輪と略す)として成形されて放出されることになる。
Therefore, in the fluid conveyance device A, the
ただし、機械系振動成分は直ぐには減衰しない。そのために、振動板16は、静止位置よりも磁気回路部103側に動く「後面駆動」と、前述の「前面駆動」とを非常に短周期で繰り返す微振動を起こす。この微振動は、搬出口110から一旦出た渦輪を再び加圧空間106側に戻そうとする負圧として作用する。そのために、搬送途中の渦輪に動作を鈍らせるためのブレーキ的な動作を起こしてしまう。そこで、流体搬送装置Aでは、このようなブレーキ的な動作を防ぐため、振動板16を含む駆動装置100の共振的な振動を抑える目的で制動波成分204を形成している。
However, mechanical vibration components are not attenuated immediately. Therefore, the
振動板16をゆっくり静止位置に戻すのは立下り波成分202も一部分的に作用する。これに対し、制動波成分204は、強制的に振動板16を静止位置に戻すとともに、駆動装置100全体の共振的な不要振動を減衰させることも目的した信号波形である。よって、制動波成分204の波形により、振動板16の動きを抑制することができるだけでなく、搬出口110から放出した渦輪に対して作用している不要なブレーキ的な動きも防止することができることになる。
When the
また、図2に示すBTは制動波成分204の駆動時間を表している。この駆動時間BTは、駆動装置100をキャビネット30に設置したときに音響インピーダンス特性のFo以下の周波数成分(たとえば、50Hzであれば0.02秒)の時間以下とする(後述する図4参照)。なお、F0については、後段で説明する。
Further, BT shown in FIG. 2 represents the driving time of the
駆動信号の例について更に説明する。
流体搬送装置Aでは、駆動装置100からの異音(装置そのものの振動に伴う機械的な振動騒音)を発生させないために、駆動装置100を構成する上でボイスコイルボビン15と振動板16との間に接着層17を設置するようにしている。この接着層17が、ボイスコイル14で発生する電磁成分の振動を振動板16に伝えない役割を果たすことで、機械的な振動騒音成分を低減可能にしている。An example of the drive signal will be further described.
In the fluid conveyance device A, in order to prevent the generation of abnormal noise from the driving device 100 (mechanical vibration noise accompanying vibration of the device itself), the fluid conveying device A is arranged between the
さらに、流体搬送装置Aでは、駆動装置100の振動に伴う異音をより低減するために、駆動信号処理部150で創生した概略信号波形200で駆動装置100を駆動するようにしている。この概略信号波形200は、渦輪の寸法や振動板16の減衰を行ない、更には渦輪の形態そのものの駆動状態を良好のものとする。
Furthermore, in the fluid conveyance device A, the
図4は、駆動部及び振動力生成部をキャビネット30に装着した状態で測定した音響インピーダンスの特性例を示すグラフである。図4に示すF0(エフゼロと称する)は、駆動装置100の構成する部材全てが同時に振動(共振状態)したときの周波数に一致するもので、このF0の鋭さ(Q(キューと称する))を用いて、駆動装置100の共振状態を想定することができる。
FIG. 4 is a graph showing a characteristic example of acoustic impedance measured with the drive unit and the vibration force generation unit mounted on the
Qが鋭いほど部材の共振が鋭く発生していることになる。共振時間は、共振時間波Fmで表す。このFmが長いほど共振状態が長く続いていることになる。また、F0が低いほど、人間の耳に聞こえない周波数となり、低周波数ほど異音としての認識が小さくなる。さらに、Fmが短いほど異音に対する不快感も生じにくくなる。つまり、Fmが長いほど不快感を長く生じることになる。よって、共振周波数F0が低く、共振時間波Fmが短いほど、人間の聴感に及ぼす影響を低くすることが可能となる。ただし、F0が十分に低ければ、Fmが多少長くても聴感的な不快感は少ない。なお、理想的なFmを得るためのQは1以上とする。 The sharper the Q, the sharper the resonance of the member. The resonance time is represented by a resonance time wave Fm. The longer this Fm, the longer the resonance state continues. Further, the lower the F0, the lower the frequency that the human ear can not hear, and the lower the frequency, the smaller the recognition of abnormal noise. Furthermore, as Fm is shorter, unpleasant sensation with respect to abnormal noise is less likely to occur. That is, the longer the Fm, the longer the discomfort. Therefore, the lower the resonance frequency F0 and the shorter the resonance time wave Fm, the lower the influence on human hearing. However, if F0 is sufficiently low, there is little auditory discomfort even if Fm is somewhat long. Note that Q for obtaining an ideal Fm is 1 or more.
以上より、駆動部及び振動力生成部をキャビネット30に装着した状態で、Fo及びFmを制御する必要がある。Foは、聴感的な不快感が少ない周波数帯域として、電源周波数である50Hz以下の低周波数を使用する。もともと駆動装置100が低い周波数で駆動していれば問題はないが、駆動装置100の構成材料や振動板16の寸法によっては、50Hzよりも高い周波数で駆動している場合がある。その場合は、駆動信号処理部150内で生成する概略信号波形200の共振時間波Fmを低い周波数帯域内で駆動するだけとする。
From the above, it is necessary to control Fo and Fm in a state where the drive unit and the vibration force generation unit are mounted on the
下記(式1)は、駆動時間(共振時間波Fm)を決めるための式である。
(式1) Fm=1/Hz
たとえば、50Hzであれば0.02Sの駆動時間となる。The following (Formula 1) is a formula for determining the drive time (resonance time wave Fm).
(Formula 1) Fm = 1 / Hz
For example, if the frequency is 50 Hz, the driving time is 0.02S.
振動板16の寸法に関わらず、30Hzで駆動する場合の例を説明する。30Hzであれば、上記(式1)からFmは0.03Sとなる。このときの立上がり波成分201の最大値210に達する時間を0.005秒とする。残りの0.025秒を立下り波成分202として用いる。なお、効率よく「渦輪」として搬出口110からキャビネット外部に搬送するためには、狭い搬出口110からの放出のために加圧空間106内の圧力変動による作用を考慮する必要がある。そのため、広い加圧空間106に設けた狭い搬出口110から加圧空間106に溜まった流体を圧力変動に負けずに加圧空間106に残留させず効率よく搬送するためには、以下のように搬出させる必要がある。
An example of driving at 30 Hz regardless of the dimensions of the
また、異音を発生することなく、適量の流体を決定された方向に確実に搬送させるためには以下に示す(a)〜(e)にも考慮する必要がある。
(a)振動板16に加速度をつけて、加圧空間106内の内容物(流体)を押し出す。
(b)渦輪の径を太くする=加圧空間106の内容物を残さない。
(c)振動板16を静止位置に戻すときは時間をかける。
(d)振動板16に制動をかけて不要な振動を起こさせない。
(e)不要な音による不快感や夜間の使用も考慮すると、いずれの動作も無音が望ましい。In order to reliably convey an appropriate amount of fluid in the determined direction without generating abnormal noise, it is necessary to consider the following (a) to (e).
(A) The
(B) Increasing the diameter of the vortex ring = the contents of the
(C) It takes time to return the
(D) The
(E) In consideration of discomfort caused by unnecessary sounds and use at night, it is desirable that all operations be silent.
よって、(a)〜(e)を実現するために、流体搬送装置Aでは、駆動装置100の振動板16を大円弧エッジ22と大円弧ダンパ21によって大きく振動させることを可能としている。また、振動板16に対して立上がり波成分201の時間が加速度を提供している。そして、渦輪創生時間成分T203によって、加圧空間106の内容物を太い渦輪として異音無く加圧空間106からキャビネット30外に放出することができるようになっている。加えて、制動波成分204により、振動板16の不要な振動を抑え、渦輪への不要な制動動作を防ぎ、更に駆動装置100全体の不要振動を抑えることで更なるブレーキ的な動きを防ぐことを可能としている。
Therefore, in order to realize (a) to (e), in the fluid conveyance device A, the
図2に示した波形のうち渦輪創生時間成分T203は、渦輪の太さを形成するとともに、異音対策として両者の側面を併せ持っている。これは、振動板16の駆動時間が長いことと一致している。たとえば渦輪創生時間成分Tが0.001Sの場合、周波数は1000Hzとなり、輪を形成している時間が非常に短いとともに、周波数も高い周波数帯域となり、駆動装置の駆動時には不快な異音が発生する。そこで、流体搬送装置Aでは、50Hz以下のFoで駆動することにより、異音対策と、決めた方向への確実な渦輪搬送と、の双方が可能としている。
In the waveform shown in FIG. 2, the vortex ring creation time component T203 forms the thickness of the vortex ring and has both sides as a measure against abnormal noise. This is consistent with the long drive time of the
なお、図5は、異音対策を行った駆動装置100を用いて渦輪搬送させたときの騒音特性例を示しており、実線が対策前を、破線が対策後をそれぞれ示している。図5から、異音対策を行った駆動装置100を用いた場合、騒音の音圧レベルが、対策前と比較して顕著に低減していることがわかる。
FIG. 5 shows an example of noise characteristics when the vortex ring is conveyed using the
実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2に係る流体搬送装置Bの概略構成を示す概略断面構造図である。図6に基づいて、流体搬送装置Bについて詳細に説明する。流体搬送装置Bの基本的な構成は、実施の形態1で説明した流体搬送装置Aと同様であるが、複数の駆動装置100を設けている点で流体搬送装置Aと相違している。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。Embodiment 2.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a schematic configuration of a fluid conveyance device B according to Embodiment 2 of the present invention. Based on FIG. 6, the fluid conveyance apparatus B is demonstrated in detail. The basic configuration of the fluid transfer device B is the same as that of the fluid transfer device A described in the first embodiment, but is different from the fluid transfer device A in that a plurality of driving
流体搬送装置Bは、一つ若しくは二つ以上の方向に流体の塊りを同時に又は時間差をつけて搬送することをできるようにしたものである。図6に示すように、流体搬送装置Bは、キャビネット30内に2個の駆動装置100が設置されている。隣接する駆動装置100の間(詳しくは隣接する大円弧エッジ22の間)に隔壁109を設け、2個の駆動装置100を設置するようにしている。なお、開口120は、2つの駆動装置100で共用としている。また、信号発生装置170を図示していないが、駆動装置100のそれぞれに接続されている。
The fluid conveyance device B is configured to be able to convey a lump of fluid in one or two or more directions simultaneously or with a time difference. As shown in FIG. 6, in the fluid conveyance device B, two
このような構成によれば、2個の駆動装置100を利用して、同時に又は時間差をつけて実施の形態1の図2で示したような駆動信号を供給することで2個の渦輪をキャビネット30の外部に放出することができることになる。たとえば、駆動信号をタイマー制御によってそれぞれ時間差をつけることで、渦輪の放射に時間差をつけてキャビネット30の外部に渦輪を放射することが可能となる。また、搬出口110の開口向きを異なる向きとすることで、二つ以上の方向に流体の塊りを搬送することもできる。なお、図6では、駆動装置100が2個の場合を例に示しているが、駆動装置100の設置個数を特に限定するものではない。
According to such a configuration, the two vortex rings are connected to the cabinet by supplying the drive signals as shown in FIG. 2 of the first embodiment using the two
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る流体搬送装置Cの概略構成を示す概略断面構造図である。図8は、本発明の実施の形態3に係る流体搬送装置Cの別の概略構成を示す概略断面構造図である。図7及び図8に基づいて、流体搬送装置Cについて詳細に説明する。流体搬送装置Cの基本的な構成は、実施の形態1で説明した流体搬送装置Aと同様であるが、1つの駆動装置100の他に、複数の振動部(以下、振動部500と称する)を設けている点で流体搬送装置Aと相違している。なお、実施の形態3では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a schematic configuration of a fluid conveyance device C according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 8 is a schematic cross-sectional structure diagram showing another schematic configuration of the fluid conveyance device C according to Embodiment 3 of the present invention. Based on FIG.7 and FIG.8, the fluid conveying apparatus C is demonstrated in detail. The basic configuration of the fluid conveyance device C is the same as that of the fluid conveyance device A described in the first embodiment, but in addition to one
流体搬送装置Cは、実施の形態2に係る流体搬送装置Bと同様に、一つ若しくは二つ以上の方向に流体の塊りを同時に又は時間差をつけて搬送することをできるようにしたものである。図7に示すように、流体搬送装置Cは、キャビネット30内に1個の駆動装置100と、流体の搬送方向(前面方向)に2個の振動部500が設置されている。駆動装置100と振動部500とは、所定の距離を隔てて設置されている。また、駆動装置のフレーム20は、固定端105ではなく支持部105aに支持され、2個の振動部500の両端側に位置するフレーム20が固定端105に支持されている。
The fluid conveyance device C is configured to be able to convey a mass of fluid in one or two or more directions simultaneously or with a time difference in the same manner as the fluid conveyance device B according to the second embodiment. is there. As shown in FIG. 7, in the fluid conveyance device C, one
キャビネット30における空間、つまり駆動装置100の周囲の空間及び振動部500の駆動装置100側の空間を空間505と称するものとする。また、振動部500のフレーム20の第2固定部20bは、プレート13に固定されていない。また、フレーム20の中央開口部を開口600と称している。つまり、振動部500の振動板16の裏面(駆動装置100側の面)は、開口600を介して空間505と連通するようになっている。
A space in the
図7に示す振動部500は、振動板16、大円弧エッジ22、フレーム20で構成されている。つまり、振動部500は、実施の形態1及び実施の形態2で説明した駆動装置100に備わっている振動部から大円弧ダンパを除いた部材で構成されている。このような構成とすることにより、実施の形態1及び実施の形態2に係る流体搬送装置よりも更にコスト低減や軽量化を実現することが可能になる。
A vibrating
実施の形態1の図2で示したような駆動信号を供給し、流体搬送装置Cを駆動させる。そうすると、駆動装置100の振動板16の振動に伴い、空間505内の圧力は、フレームの開口600を通過して、振動部500の構成部材である振動板16に伝達される。すなわち、駆動装置100の振動板16の振動が、振動部500の振動板16を駆動するための圧力波として作用する。これによって、一つ駆動装置100で発生させた圧力を、キャビネット30に複数個備えた振動部500のそれぞれに伝播することが可能になる。なお、振動部500が一つだけの場合でも、渦輪の搬送が行えることは言うまでもない。
The drive signal as shown in FIG. 2 of the first embodiment is supplied to drive the fluid conveyance device C. Then, with the vibration of the
次に、流体搬送装置Cを利用して、2個の振動部500から時間差をつけて渦輪を放出する場合について説明する。図7に示す構成では、駆動装置100で発生させた振動により、複数個の振動部500の全てが同時に駆動を行う。これに対し、振動部500の振動板16の重量をそれぞれ変化させることで複数個の振動部500の振動板16の動きを変化させることができる。たとえば、振動部500の振動板16の材質、厚みを変化させて重量の増減を決定するとよい。
Next, a case where a vortex ring is discharged from the two vibrating
また、図8に示すように、経路長の異なる複数の音響通路(第1音響通路508a、第2音響通路508b)をキャビネット30内に形成して、複数個の振動部500の振動板16の動きを変化させるようにしてもよい。音響通路は、キャビネット30の空間505内に設けられた区画部材(たとえば、金属や樹脂)で区画されて形成される駆動装置100から振動部500のそれぞれに到達するまでの経路である。図8では、経路長がL1の音響通路を第1音響通路508a、経路長がL2の音響通路を第2音響通路508b、として図示している。
Further, as shown in FIG. 8, a plurality of acoustic passages (first
L1は、駆動装置100で発生した圧力変動の開始中心点(図8に示す点X)から紙面上側の振動部500の振動板16に到達するまでの長さを示している。L2は、駆動装置100で発生した圧力変動の開始中心点Xから紙面下側の振動部500の振動板16に到達するまでの長さを示している。そして、図8では、L1<L2としている状態を示している。これにより、振動部500の振動板16に到達する圧力変動に時間差を設けることが可能になり、振動部500をそれぞれに駆動することができる。したがって、流体の塊りを時間差をつけて搬送することができることになる。
L1 indicates the length from the start center point of the pressure fluctuation generated in the driving device 100 (the point X shown in FIG. 8) to the
このような構成によれば、1個の駆動装置100を利用して、実施の形態1の図2で示したような駆動信号を供給し、同時に又は時間差をつけて2個の振動部500に伝達することで渦輪をキャビネット30の外部に放出することができることになる。なお、搬出口110の開口向きを異なる向きとすることで、二つ以上の方向に流体の塊りを搬送することもできる。なお、図7及び図8では、振動部500が2個の場合を例に示しているが、振動部500の設置個数を特に限定するものではない。
According to such a configuration, the drive signal as shown in FIG. 2 of the first embodiment is supplied using one
上記のように、本発明について実施の形態を分けて説明したが、各実施の形態の特徴事項を組み合わせることを否定するものではない。 As described above, the embodiments of the present invention have been described separately. However, it is not denied that the features of the embodiments are combined.
1 流体搬送空間、10 ヨーク、11 センターポール、12 マグネット、13 プレート、14 ボイスコイル、15 ボイスコイルボビン、16 振動板、17 接着層、20 フレーム、20a 第1固定部、20b 第2固定部、20c テーパー部、21 大円弧ダンパ、22 大円弧エッジ、30 キャビネット、100 駆動装置、103 磁気回路部、105 固定端、105a 支持部、106 加圧空間、107 後方空間、109 隔壁、110 搬出口、120 開口、150 駆動信号処理部、160 アンプ部、170 信号発生装置、200 概略信号波形、201 立上がり波成分、202 立下り波成分、203 渦輪創生時間成分、204 制動波成分、210 最大値、500 振動部、505 空間、508a 第1音響通路、508b 第2音響通路、600 開口、A 流体搬送装置、B 流体搬送装置、C 流体搬送装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid conveyance space, 10 Yoke, 11 Center pole, 12 Magnet, 13 Plate, 14 Voice coil, 15 Voice coil bobbin, 16 Diaphragm, 17 Adhesive layer, 20 Frame, 20a 1st fixing | fixed part, 20b 2nd fixing | fixed part, 20c Tapered part, 21 large arc damper, 22 large arc edge, 30 cabinet, 100 driving device, 103 magnetic circuit part, 105 fixed end, 105a support part, 106 pressurizing space, 107 rear space, 109 partition, 110 unloading port, 120 Aperture, 150 Drive signal processor, 160 Amplifier, 170 Signal generator, 200 Schematic signal waveform, 201 Rising wave component, 202 Falling wave component, 203 Vortex ring creation time component, 204 Braking wave component, 210 Maximum value, 500 Vibration part, 505 space, 508a 1st sound Passage, 508b second acoustic path, 600 opening, A fluid transfer device, B fluid transporting device, C fluid transporting device.
Claims (10)
前記振動板を振動させる信号を発生し、この信号を前記駆動装置に送る信号発生装置と、を備え、
前記信号発生装置は、
プラス電圧方向の立上り波成分、マイナス電圧方向に向かう立下り波成分、及び、前記立上り波成分と前記立下り波成分を含む時間であって、最大が前記立上り波成分と前記立下り波成分のプラス電圧部分との合計時間である創生時間で創生した片波信号と、
プラス電圧方向の1/2以下の電圧によって所定時間駆動するマイナス電圧の制動波成分と、によって、いずれも一波ずつの波形として前記信号を創生している
流体搬送装置。 A driving device that has a diaphragm for applying a conveying force to the fluid and vibrates the diaphragm;
A signal generator for generating a signal for vibrating the diaphragm and sending the signal to the driving device,
The signal generator is
The rising wave component in the positive voltage direction , the falling wave component in the negative voltage direction, and the time including the rising wave component and the falling wave component, the maximum of the rising wave component and the falling wave component One-wave signal created at the creation time, which is the total time with the positive voltage part,
A fluid conveyance device that creates the signal as a waveform of one wave each by a negative voltage braking wave component that is driven for a predetermined time by a voltage of ½ or less in the positive voltage direction.
前記振動板に接続され、電磁石して作用するボイスコイルが巻き付けられたボイスコイルボビンを備え、
前記振動板は、
外周部を半径10mm以上の第1弾性部材で保持され、
前記ボイスコイルボビンは、
外周面を半径10mm以上の第2弾性部材で保持されている
請求項1に記載の流体搬送装置。 The driving device includes:
A voice coil bobbin connected to the diaphragm and wound with a voice coil acting as an electromagnet;
The diaphragm is
The outer periphery is held by a first elastic member having a radius of 10 mm or more,
The voice coil bobbin
The fluid conveyance device according to claim 1, wherein the outer peripheral surface is held by a second elastic member having a radius of 10 mm or more.
粘性を有する接着層を介して前記振動板に接続されている
請求項2に記載の流体搬送装置。 The voice coil bobbin
The fluid conveyance device according to claim 2, wherein the fluid conveyance device is connected to the diaphragm via an adhesive layer having viscosity.
前記駆動装置を保持するキャビネットに設置したときの音響インピーダンス特性における共振周波数F0以下の周波数と、その周波数に基づいて算出される時間と、で駆動する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の流体搬送装置。 The driving device includes:
It drives with the frequency below the resonance frequency F0 in the acoustic impedance characteristic when installing in the cabinet holding the said drive device, and the time calculated based on the frequency. Fluid transfer device.
請求項4に記載の流体搬送装置。 The fluid conveyance device according to claim 4, wherein the resonance sharpness Q at the resonance frequency F <b> 0 is 1 or more.
前記駆動装置を個々に駆動又は別個に駆動する
請求項1〜5のいずれか一項に記載の流体搬送装置。 A plurality of the driving devices are mounted,
The fluid conveyance device according to any one of claims 1 to 5, wherein the driving devices are individually driven or separately driven.
前記振動部は、
前記駆動装置の前面方向の空間に1個又は2個以上が設置され、後面側が前記駆動装置の前面側と音響通路を介して接続される
請求項1〜6のいずれか一項に記載の流体搬送装置。 Separately from the drive device, the diaphragm and the first elastic member constitute one set to constitute a vibration part,
The vibrating part is
The fluid as described in any one of Claims 1-6 by which one or two or more are installed in the space of the front direction of the said drive device, and the rear surface side is connected via the acoustic channel with the front side of the said drive device. Conveying device.
前記音響経路の経路長をそれぞれ異なる長さに形成している
請求項7に記載の流体搬送装置。 In what installed two or more said vibration parts,
The fluid conveyance device according to claim 7, wherein each of the acoustic paths has a different path length.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の流体搬送装置。 The fluid conveyance device according to any one of claims 1 to 8, wherein a conveyance force is applied by the diaphragm, and a gas phase, an ultrafine liquid phase, or an oily material is used as the fluid to be conveyed. .
請求項9に記載の流体搬送装置。 The fluid conveyance device according to claim 9, wherein the oily material is aroma oil.
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